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人類基因組鐫刻於五維“永恆”記憶晶體中

2024年09月21日08:56 | 來源:科技日報
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原標題:人類基因組鐫刻於五維“永恆”記憶晶體中

科技日報北京9月20日電 (記者劉霞)據英國南安普敦大學官網19日報道,該校科學家成功將完整的人類基因組鐫刻於一塊五維(5D)記憶晶體中。基因組中約30億個字母,每個字母都被測序了150次,以確保其處於合適位置。

研究人員利用超快激光,將數據精確地刻入二氧化硅內的納米結構空隙中,特征尺寸小至20納米。與僅在二維紙張或磁帶表面進行刻寫不同,這種編碼方法巧妙地結合兩個光學維度和三個空間坐標,在材料上進行書寫,因此稱為“五維”。

研究人員希望,如果未來科技允許,這塊晶體能在數千年、數百萬年甚至數十億年后,為已滅絕的人類提供復活藍圖。該技術還可為瀕臨滅絕的動植物物種創建持久的基因組記錄。

這塊5D存儲晶體由該校光電研究中心(ORC)開發,是地球上最耐用的材料之一。它能耐受冷凍、火災和高達1000℃的溫度,還可以承受高達10噸/平方厘米的直接沖擊力,且長時間暴露於宇宙輻射也“不改本色”。2014年,該存儲晶體獲得“最耐用數據存儲材料”吉尼斯世界紀錄。

研究人員表示,與其他會隨時間推移而逐漸退化的數據存儲格式不同,這種5D存儲晶體不僅可以存儲高達360太字節(TB)的信息,而且高溫下也能保存數十億年。這為人類創建一個永久基因組信息庫帶來了可能,在未來科學技術條件允許的情況下,科學家或許能從中恢復植物、動物等復雜生物。

該記憶晶體被保存在“人類記憶”檔案館內,這是一個位於奧地利哈爾施塔特鹽洞中的特殊時間膠囊。刻在晶體上的可視化說明,會向未來的探索者揭示其中存儲的數據內容以及使用方法。這些說明展示了通用元素(氫、氧、碳和氮)、DNA分子的4個鹼基(腺嘌呤、胞嘧啶、鳥嘌呤和胸腺嘧啶)和其分子結構,以及這些鹼基在DNA雙螺旋結構中的精確位置等。

(責編:羅知之、陳鍵)
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